После изучения различных материалов контактной сварке понял, что надо самостоятельно этот вопрос изучить и достал осциллограф.
Данная методика окажется полезной и для расчета сварки аккумуляторов при применении других источников энергии как то супер конденсаторов и силовых трансформаторов. Измеряя сопративления и напряжения еще на этапе создания аппарата можно посчитать что получится.
Если есть необходимость получения точек сварки большей площади возможно потребуется масштабировать сечение всех элементов и ток при этом нужно будет и ключ подобрать на больший ток такие предложения по ключам видел на АЛИ но это уже совсем другая история.
Решил всесторонне про мерить уже отлаженную конструкцию и понять какие режимы в числовом выражении работают.
Сварка сделана на одном из самых дешевых вариантов с али если надо могу дать ссылку.
Основой же конструкции служит аккумулятор
ссылкассылка2013 года сборки.
В схеме силовые провода заменены резисторами т.к. токи определяются сопротивлением этих проводов.
R1, R4 кабель 12AWG 0.25м со сварочным наконечником сопротивление 1.62mOm.
R2, R3 кабель 12AWG 0.2м сопротивление 1.08mOm. (это измеренный номинал если брать по справочным данным то R=0.00521 Ом на метр на 0.2 м будет 1.04mOm точность достаточная для расчетов)
Величина сопротивлений замерялась как падение напряжения при токе 20а.
Все динамические характеристики рассчитаны по осциллограммам исходя из известных величин сопротивлений проводов. Все осциллограммы сняты относительно точки ‘О' на схеме.
Сварочный ток составил I=U/R= 800mV/1.08mOm = 740a. См. Осц. 3.
Общее сопротивление цепи составило R=U/I= 10v/740a=13.5mOm.
Сопротивление свариваемой детали определено как разность напряжений на электродов см. Осц. 1 и 6 и тока в цепи Rн=(U1-U6)/I= (6.7v-4.7v)/740a=2.7mOm.
Внутреннее сопротивление АКБ определенно по Осц. 4 Rвн=2.8v/740a=3.7mOm. Это согласуется с теми данными что замерены на параллельно соединенных трех ячеек см. тесты по ссылкам.
Сопротивление платы управления определено как разность общего сопротивления цепи и всех известных Rпл=13.5-2x(1.08+1.62)-2.7-3.7=1.7mOm.(плата не пропаивалась)
Время сварки определялось возможностями платы (5 режимов 1 режим- 5мс, 2- 8мс, 3- 10мс, 4- 13мс, 5 - 15мс.)
Все эти данные сняты с варианта отработанного в ходе значительного количества экспериментов с разными величинами сварочного тока.
Имея эти данные достаточно определить внутренне сопротивление имеющегося АКБ чтобы примерно рассчитать параметры сварочного аппарата при изготовлении.
Примерно рассчитать Rвн АКБ можно замеряя падение напряжения на тестовой нагрузке например на ток 10-20а что не повредит его при быстром замере при условии что АКБ рассчитан на кратковременный ток необходимый для сварки (можно использовать тестер с режимом max/min). АКБ должен иметь максимальный ток в импульсе не менее 600а(для сварки лент 0.2мм для 0.1мм можно 150а).
В ходе тестов были опробованы токи от 150 до 1500 ампер(был использован другой более мощный АКБ). На токе около 1500а вылетели силовые транзисторы. Ток регулировался изменением сечения и длины проводов а также использованием 2, 3, 4 секций АКБ лифер 6.6-13.2v.
Было установлено что наиболее удачный режим в районе 700-800ампер.
Было установлено незначительное ухудшение качество сварки про применении 4 секций АКБ и схожих токах но более длинных проводах возможно из за большей индуктивной составляющей проводки.
При токах меньше 500а лента 0.2мм приваривается плохо даже при наличии прорези в ленте между электродами. Токи более 800-900а приводят к сильному износу электродов и их прилипанию при этом надежность приварки ленты 0.2мм возрастает не сильно но появляются ореолы побежалости вокруг точек сварки. Для токов более 1000 ампер необходимо обеспечить более толстые электроды и большее пятно контакта а это уже стационарная установка с хорошей механникой.
Положительный результат дал вариант с прорезью в ленте готовых фигурных элементов не тестировалось но есть уверенность что варится будет даже лучше чем просто прорезанная лента ввиду большего зазора. Электроды тестировались как отдельные так и вариант со сварочной ручкой и пружинами в обеих случаях результат хороший. Но для компактности и небольшом объёме сварки отдельные предпочтительнее.
При варианте 740а все более чем устраивает 0.1мм варится на любых режимах при этом нет ни каких признаков перегрева.
0.15мм варится даже на не разрезанной ленте на средних и макс режимах.
0.2мм надежно (оторвать можно только с разрывом ленты) варится при наличии прорези в ленте между электродами можно просто ножницами без зазора. Приваривается на мертво с одного импульса на режиме 5.
В ходе тестов в этом режиме было проведено несколько сот сварок при этом прилипание электродов практически не наблюдалось и износ электродов пренебрежимо мал. Заточки электродов не потребовалось ни разу. Также было установлено что про условии АКБ 45 а/ч расход заряда на большое числа точек очень мало 740а Х 15 мс Х 1000 /3600000 = 3 а/ч или 3 а/ч на 1000 сварок на режиме 5.
Плата с проводами обошлась около 1000 руб. и не дорабатывалась единственное было организованно внешнее питание 12v для надежной работы в силовых транзисторов в условиях возможного падения напряжения ниже необходимого для полного открытия силовых транзисторов.
Для тех кто хочет иметь такой вариант дешево самое главное надо иметь в наличии АКБ с малым внутренним сопротивление и достаточным током отдачи. При использовании стартерного свинцового АКБ он должен отдавать ток 700а и иметь при этом на клеммах не менее 8v в под нагрузкой т.е. Rвн=4v/700a=5.7mOm не более.
Для моих ячеек
ссылка40152S 15Ah 10C LiFePO4 Cylindrical Battery Cell with Screws Specification:
1. Nominal Voltage:3.2Volts.
2. Dimension:Diameter(mm) X High(mm) = 40±1mm X 165±1mm(with screw)
3. Capacity: >15Ah.
4. Maximal Charge Current: 3C(45Amps).
5. Maximal Continuous Discharge C-Rate: 10C(150Amps).
6. Maximal Discharge C-Rate: 15C(225Amps).
7. Overvoltage Protection: 3.65±0.05Volts.
8. Undervoltage Protection: 2.0Volts.
9. Lifecycle: 2000Cycles.
10. Weight: 480Grams.
11. Impedance: ≤8mΩ.
12. Chemical: LiFePO4.
Максимальный ток 225а Х 3 = 675а (3 в параллель) по данным производителя и Rвн должно быть при 3c3s 8 X 3 /3 менее 8 mOm в импульсе в моем случае оказалось заметно меньше что подтверждено измерением. Возможно если не будет необходимости использовать этот АКБ для лодки перекручу на вариант 4 ячейки в параллель что даст немного больше тока на выходе за счет снижения Rвн и уменьшит нагрузку на отдельную ячейку.
Схама
Осц. 1
Осц. 2
Осц. 3 режимы 1, 2, 3, 4, 5
Осц. 4 режимы 1, 5 (разный масштаб настроек)
Осц. 5
Осц. 6
Осц. 7
Электроды после нескольких сотен сварок.
Лента 0,2мм разрезанная режим сварки 5 поле отрыва остались дыры.
Готовая конструкция. При работе верхняя крышка снимается. Штатные провода из комплекта.
Похожие темы (5)
